Differenza fra presa Tipo 2, CHAdeMO e CCS

Prima o poi, tutti dovremo confrontarci con la necessità di caricare un veicolo elettrico, che sia nostro o a noleggio, ma ci sarà un problema che dovremo affrontare: il cavo che collega la stazione di ricarica, che sia un wallbox casalingo o una colonnina, al veicolo deve avere la spina giusta a entrambe le estremità. 

Per questo, è importante sapere la differenza fra presa Tipo 2, CHAdeMO e CCS in modo da non trovarci nella situazione di non riuscire a caricare la nostra auto per incompatibilità. Vediamo quindi il significato di questi termini e le loro implicazioni, perché a ogni presa corrisponde un diverso tipo di carica, inoltre tenete presenti anche le differenze tra ricarica in corrente continua e in corrente alternata.

• Cosa vuol dire corrente alternata e corrente continua
• Cos'è la presa di Tipo 2
• Cos'è la presa CCS
• Cos'è la presa CHAdeMO
• Differenza fra presa Tipo 2, CHAdeMO e CCS

Prima di partire a spiegare il significato dei termini che identificano le diverse prese, è opportuno fare un'introduzione sui diversi tipi di alimentazione, o ricarica, elettrica.

La ricarica elettrica definisce il moto ordinato di cariche elettriche lungo una superficie, in genere un conduttore come un cavo elettrico, ma non ce n'è un unico tipo. Se infatti con la corrente continua (CC) gli elettroni fluiscono sempre nello stesso senso all'interno del circuito (in rosso nella figura sotto), con la corrente alternata (CA) il flusso di elettroni inverte la propria direzione continuativamente nel tempo, con un'alternanza a frequenza fissa (tipicamente 50 Hz o 60 Hz) e una variazione progressiva secondo un andamento sinusoidale (in verde qui sotto).

Quali sono le differenze tra le due correnti e quali sono le applicazioni? La corrente alternata è quella più usata nella produzione e nel trasporto di elettricità ad alta tensione, oltre che in quasi tutti gli impianti elettrici civili, come il vostro appartamento. Questo perché viaggia meglio e costa meno, gli alternatori sono più semplici e consente l'utilizzo dei trasformatori per variare la tensione della corrente stessa e risultano fondamentali per il trasporto dell'energia.

Nello specifico, l'impianto elettrico di casa è a corrente alternata monofase, in quanto si tratta di circuiti alimentati da una sola tensione alternata (abbiamo due conduttori: un conduttore di fase e il neutro, con una tensione fase-neutro pari a 220-230 V. Per contro, un sistema trifase è costituito da tre conduttori alimentato da tre grandezze elettriche sinusoidali di uguale frequenza e, generalmente, sfasate tra loro di 120° e di uguale ampiezza.

La corrente continua invece è più usata nelle apparecchiature alimentate con pile e batterie, che sono in grado di generare esclusivamente corrente continua e necessitano di bassa tensione. Questo vuol dire che un caricabatterie fornisce carica alternata, che deve essere convertita in continua prima di caricare la batteria (cosa che le auto fanno grazie al convertitore). 

Attenzione, però, perché c'è un'ulteriore complicazione. Quando si parla di ricarica si fa riferimento al "Modo", diviso in quattro livelli: 1, 2, 3 e 4, stabilito dallo standard IEC 61851 della Commissione Elettrotecnica Internazionale.

Il Modo aiuta a comprendere i vari tipi di carica, ovvero se vogliamo la "velocità" a cui avviene la ricarica.

• Modo 1: utilizza le prese di tipo Schuko e collega la batteria direttamente alla rete di alimentazione, che può essere monofase (16 A e 230V), per quella di casa o trifase (16 A e 480V). Diffuso tra le bici elettriche e gli scooter con batterie di capacità limitata, per le auto è pericoloso perché può scaldare troppo la spina
• Modo 2: prevede un modulo di controllo e protezione tra la rete e il veicolo, non fisso, e consente di caricare l'auto da casa. Si utilizzano prese Schuko o di tipo 1 da 16 A  e230V o da 32 A e 480V in base all'impianto elettrico.
• Modo 3: richiede l'utilizzo di un wallbox, in casa, o di una colonnina di ricarica. La ricarica può avvenire fino a 32 A e 230V in monofase o 32 A e 480V in trifase e si usano connettori di tipo 2 (Mennekess) o di tipo 3 (Scame)
• Modo 4: è quello usato con corrente continua per colonnine a ricarica rapida.  ricarica di auto elettriche in Modo 4 è caratteristica dei Supercharger o delle colonnine a ricarica rapida. Si utilizzano le prese CCS o CHAdeMO e la ricarica avviene fino a 200 A e 400V

Queste definizioni in realtà non sono particolarmente interessanti, perché agli utenti importa solo capire la differenza tra le prese.

Le abbiamo citate perché ci permetteranno di capire le differenze tra i vari tipi di spine per caricare un'auto elettrica. Esistono infatti quattro tipi di spine, due per la corrente alternata (CA) che consentono la ricarica fino a 43 kW e due per la corrente continua (CC) che consentono la ricarica rapida fino a 350 kW. Andiamo a scoprirle.

Cominciamo con la corrente alternata. Ci sono due tipi di spine per questo tipo di corrente, di tipo 1 (usato in Asia e Stati Uniti) e di tipo 2. La spina di tipo 1 è una spina monofase che permette di caricare l'auto a una velocità fino a 7,4 kW, a seconda della potenza di ricarica e della capacità di rete.

Le spine di tipo 2, dette Mennekes per il nome dell'azienda che per prima le ha sviluppate, sono invece spine monofase o trifase dotate di 7 poli e 2 contatti pilota, oltre che dell'obbligo del sistema di ritenuta della spina nella presa.

A casa, il più alto tasso di potenza di ricarica è di 22 kW, mentre le stazioni di ricarica pubbliche possono avere una potenza di ricarica fino a 43 kW, sempre a seconda della potenza di carica dell'auto e della capacità della rete.

Queste spine fanno parte dello standard IEC 62196-2 e l'Associazione dei costruttori europei di automobili (ACEA) ha proposto di usarle per le stazioni di ricarica pubbliche con Modo 3, cosa che è stata accolta nel 2013 dalla Commissione europea per porre fine alla frammentazione dei connettori di ricarica in Europa. 

Le prese di tipo 2 consentono di caricare con tre tipi di cavi, a 7,4 kW (monofase 32 A), 11 kW (trifase 16 A) e 22 kW (trifase 32 A). La differenza è data dal caricatore sul veicolo, quindi se avete un veicolo a 7,4 kW non ha senso avere un cavo e un wallbox a 22 kW. Per quanto riguarda le colonnine di ricarica, alcune sono dotate di cavo integrato.

Ci sarebbe poi il cavo con spina di Tipo 3A, detto "Scame", che carica in monofase ad una potenza massima di 3,7kW e oggi è utilizzato solo per i veicoli leggeri come scooter e quadricicli.

Passando alla corrente continua, arriviamo alla presa CCS (Combined Charging System), chiamata anche CCS Combo o CCS Combo 2. La spina CCS è una versione migliorata della spina di tipo 2, e offre funzionalità CA e CC in quanto combina un layout di tipo 2 con due porte a carica continua aggiuntive nella parte inferire.

Il motivo di questo è che con la stessa presa potete utilizzare due cavi diversi. Di tipo 2 a casa e di tipo CCS quando vi attaccate a una colonnina a ricarica rapida. Da notare che la spina di tipo CCS è diversa da quella di tipo 2 non solo perché ha i due poli aggiuntivi, ma connette solo 3 poli invece di 7 (nella parte comune). Nelle auto, le due prese aggiuntive potrebbero essere chiuse con uno sportellino, che potreste dover aprire in caso di necessità.

In caso vi chiediate il motivo per cui è chiamata Combo 2, è perché Combo 1 è la presa CCS associata alla presa di tipo 1, diffusa negli Stati Uniti. 

Questo tipo di presa è uno standard europeo dal 2014 ed è previsto dalle Case automobilistiche europee come BMW, Volkswagen, Volvo, PSA, FCA, Mercedes e altre che hanno fondato la Charging Interface Initiative e. V. (CharIN). La potenza di carica parte da 50 kW (che nel 2015 era il limite della maggior parte delle auto elettriche), e arriva fino a 350 kW per le stazioni di ricarica più potenti. Le colonnine CCS hanno sempre il cavo integrato.

L'ultima presa di questa lista è la CHAdeMO, un sistema di ricarica rapida per veicoli elettrici a batteria sviluppato in Giappone nel 2010 dalla CHAdeMO Association. Il nome è un'abbreviazione di "CHArge de MOve" e deriva dalla frase giapponese '"o CHA deMO ikaga desuka" che si traduce in italiano come "Che ne dici di una tazza di tè?", riferendosi al tempo necessario per ricaricare un'auto.

Come la presa CCS, la presa CHAdeMO carica in corrente continua, e la seconda generazione consente fino a 400 kW per 1 kV e 400 A. L'associazione CHAdeMO sta attualmente sviluppando lo standard di terza generazione in collaborazione con il China Electricity Council (CEC), che mira ad arrivare a ben 900 kW.

Il problema della presa CHAdeMO è che, a differenza della CCS, non consente la carica in corrente alternata, quindi i veicoli necessitano di una seconda presa tipo 2 per permettere agli utenti di caricarli a casa o nelle colonnine di carica non ultrarapida. 

Tra i vantaggi di questo sistema, però, c'è il fatto che lo standard offre da molti anni la carica bidirezionale V2X (che include V2H, V2B e V2G), che consente al veicolo di fornire energia alla rete elettrica, a una casa o a un edificio, utile per stabilizzare la rete elettrica e ridurre i costi di ricarica dei veicoli.

Ora che abbiamo definito i tre tipi di prese, è facile comprendere le differenze. La presa di tipo 2 è la presa che userete sempre per caricare la vostra auto elettrica a casa con corrente alternata tramite un cavo dotato di spina di tipo 2, che come abbiamo detto supporta potenze fino a 22 kW.

Per quanto riguarda le colonnine di ricarica, alcune sono dotate di cavo integrato, se arrivano fino a 43 kW in corrente alternata. E per le colonnine di carica rapida? Queste sfruttano la corrente continua, hanno un cavo integrato e utilizzano la spina CCS, che, guarda caso corrisponde alla presa sul vostro veicolo in quanto è semplicemente un'estensione della tipo 2. Questo consente di caricare il veicolo fino a 350 kW per abbreviare i tempi di ricarica a pochi minuti. 

Quindi fondamentalmente la nostra auto elettrica sarà dotata di una presa CCS, in grado di accogliere sia la spina di tipo 2 che la spina CCS per le ricariche rapide.

Ma perché due tipi di cariche? Il problema è la capacità del raddrizzatore di corrente (che si occupa della conversione della corrente alternata in continua). La possibilità di caricare un veicolo con corrente alternata o continua avviene grazie al caricatore di bordo, la cui potenza in ingresso in corrente alternata, in Europa, è limitata a 400 V e 32 A. Il problema è che problemi di costo e termici limitano la quantità di energia che il caricatore può gestire, quindi oltre i 240 V e i 75 A in corrente alternata è meglio che una stazione di ricarica esterna fornisca energia in corrente continua direttamente.

Per quanto riguarda la presa CHAdeMO, abbiamo visto che è in grado di gestire solo la corrente continua. Quindi i veicoli elettrici con presa CHAdeMO avranno bisogno di una presa di tipo 2 per la ricarica da casa (o da colonnine non ultrarapide). CHAdeMO ha però il vantaggio di essere dotato dello standard V2X, che consente la ricarica bidirezionale anche alle case.

La presa CCS non dispone ancora della capacità V2X, ma visto che integra la porta di tipo 2 per la ricarica CA, può supportare lo standard V2L, ovvero la ricarica bidirezionale e in grado di fornire energia ad alcuni dispositivi. Al momento, Kia ha introdotto come optional questa funzione sulla sua EV6, mentre sulla EV9 sarà standard, e Hyundai ha fatto lo stesso con la Ioniq 5. Il vantaggio di V2X è la capacità di comunicare con la rete elettrica per fornire energia in modo intelligente, ed è sicuramente un passo importante in vista dell'espansione delle auto elettriche.

La presa CHAdeMO è usata soprattutto da auto asiatiche come Nissan Leaf, ma in Europa è stata praticamente soppiantata dallo standard CCS. Nondimeno, si trovano diversi punti di ricarica sul territorio nazionale.